ES2772932T3 - Envase en bolsa - Google Patents

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Werner Geitner
Ingo Geillersdörfer
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Abstract

Envase en bolsa producido de un laminado de film (16) a partir de una capa de soporte (18) y un film de sellado (10) que configura una capa de sellado (11), donde el envase en bolsa está producido mediante plegado y sellado del laminado de film (16), con lo que se originan cordones de sellado superpuestos (2, 3), caracterizado porque el film de sellado (10) está producido de un polímero sellable con un espesor de capa en el rango de 10 μm a 100 μm, preferentemente de 10 μm a 80 μm y de forma muy especialmente preferida en el rango de 20 μm a 70 μm, donde las estructuras de superficie (14) están incorporadas en un primer lado (15) del film de sellado (10) al menos en los puntos en los que se sella, donde el espesor más grande (h2) del film de sellado (10) es al menos un 10 % mayor que el espesor más pequeño (h1) del film de sellado (10) y la extensión lateral más grande (b1, b2) de las estructuras de superficie (14) es menor de 500 μm y al film de sellado (10) está añadido un aditivo de deslizamiento en una cantidad que da un valor S menor de 10 000, preferentemente menor de 5000, porque en un primer lado del film de sellado (10) están configuradas las estructuras de superficie (14) y un segundo lado opuesto del film de sellado (10) está conectado con la capa de soporte (18) del laminado de film (16) y porque durante el sellado, los laminados de film (16) adyacentes entre sí se prensan y comprimen con el film de sellado (10), en particular en la zona de solapamiento de varios cordones de sellado (2, 3), a fin de evitar la configuración de canales de aire (4) en la zona de solapamiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Envase en bolsa
La invención concreta se refiere a un envase en bolsa producido de un laminado de film a partir de una capa de soporte y un film de sellado que configura una capa de sellado, donde el envase en bolsa está producido mediante plegado y sellado del laminado de film, por lo que se originan cordones de sellado superpuestos.
Un film de sellado para una capa de sellado se produce, por ejemplo, mediante extrusión de film soplado o extrusión de film plano. El laminado de film para la producción de la bolsa se genera en general mediante laminado (es decir, conexión por medio de la capa adhesiva) de varios filmes. Durante la producción de filmes de sellado de polietileno soplado (PE) (film soplado) o polipropileno moldeado (PP) (film moldeado) se agregan según el actual estado de la técnica así denominados aditivos de deslizamiento (agente de deslizamiento) o aditivos antibloqueo. Estos tienen el objetivo de hacer más lisas las poliolefinas (como PE o PP) la mayoría de las veces bastante ásperas, de modo que estas se puedan deslizar en el tratamiento posterior mejor sobre las superficies metálicas de las máquinas de envasado o contra las mismas. Si esto no se hace se pueden producir paradas indeseadas de la instalación y/o cordones de sellado arrugados o envases no estancos.
Para el tratamiento de laminados de film semejantes en máquinas de envasado se requieren típicamente coeficientes de fricción (COF = Coeffícient of Friction) de la capa de sellado frente al acero en el rango de 0,15 a 0,30 y de la capa de sellado contra sí misma en el rango de 0,2 a 0,4. En particular en el tratamiento de los laminados de film formando bolsas, así denominadas flowpacks, en instalaciones FFS (form-fill-seal, moldeado, llenado y sellado), el coeficiente de fricción contra el acero es una característica de calidad decisiva de un laminado de un envase.
Los coeficientes de fricción especificados en la solicitud concreta se determinan con la siguiente norma de ensayo: Sobre un bloque de ensayo con la dimensión de 66 x 60 x 16 mm y un peso de 500 g se sujeta un patrón de un film de sellado sin arrugas ni pliegues en un lado del bloque de ensayo (66 x 60 mm). La superficie a examinar del film debe señalar a este respecto naturalmente hacia fuera. Para la sujeción, el patrón del film puede ser mayor que el tamaño del lado del bloque de ensayo. El bloque de ensayo se coloca sobre una mesa de acero para la medición del coeficiente de fricción contra el acero con el lado sobre el que está fijada la lámina. El bloque de ensayo se arrastra sobre la mesa de acero y se mide la fuerza necesaria para ello. El coeficiente de fricción se determina entonces como relación de la fuerza medida y de la fuerza del peso del bloque de ensayo (500 g).
Para la medición del coeficiente de fricción de la capa de sellado contra si misma se procede precisamente de modo que sobre la mesa de ensayo solo se sujeta asimismo una lámina sin arrugas o pliegues (con el lado a examinar hacia fuera), sobre la que se coloca el bloque de ensayo. Con la máquina de ensayo a tracción se arrastra el bloque de ensayo con velocidad constante de 150 mm/min sobre un recorrido de medición de 50 mm sobre el sustrato y se mide la fuerza de tracción.
A este respecto se diferencia habitualmente el así denominado coeficiente de fricción estático, que se deduce a partir de la fuerza máxima antes de que se mueva el bloque de ensayo, y el así denominado coeficiente de fricción dinámico. El último se deduce de la fuerza promedio, casi constante durante el movimiento constante, sin sacudidas del bloque de ensayo. Los filmes demasiado ásperos solo se mueven bruscamente y por consiguiente no se pueden medir dado que las fuerzas oscilan con demasiada intensidad. Tales filmes no son apropiados en la práctica.
Para lograr estos coeficientes de fricción, según el estado de la técnica se usan en el film de sellado concentraciones del aditivo de deslizamiento con un valor S de 16000 a 25000. A este respecto, el valor S está definido como producto del espesor de capa del film de sellado y el contenido del aditivo de deslizamiento en ppm (partes por millón).
Como aditivos de deslizamiento se usan habitualmente amidas de ácido oleico o entretanto preferiblemente amidas de ácido erúcico (ESA), que migran del film de sellado con el tiempo hacia fuera y se depositan sobre la superficie del film de sellado y allí actúan como film de deslizamiento. La mayor desventaja de estos productos es que estos aditivos de deslizamiento migran, por lo que se pueden originar las siguientes desventajas:
■ La fricción de deslizamiento de la lámina de PE o PP se modifica con temperatura creciente debido a la mejor solubilidad de los aditivos de deslizamiento en el PE o PP, por lo que se modifican las condiciones de tratamiento de un laminado de film con un film de sellado semejante como capa de sellado. Esto puede dificultar considerablemente el tratamiento de tales laminados de film (en una máquina de envasado) o tales filmes de sellado (en un proceso de laminado).
■ El coeficiente de fricción se modifica después laminar el laminado de film debido a la migración de los aditivos de deslizamiento del film de sellado en el adhesivo y/o socio de laminado, por lo que se pueden modificar de nuevo las condiciones de tratamiento. Esto puede dificultar considerablemente el tratamiento de tales laminados de film.
■ El socio de laminado del film de sellado, p. ej. PET o BOPP, se vuelve más liso por la absorción del aditivo de deslizamiento. Esto puede conducir a que el laminado de film ya no se pueda transportar en la instalación de envasado, por lo que sería imposible un tratamiento posterior.
Los aditivos antibloqueo son la mayoría de las veces rellenos minerales (por ejemplo, silicatos o talco), mediante su agregación se eleva la rugosidad superficial del film de sellado. Los medios antibloqueo no tienden a la migración, no obstante, por sí solos no pueden reducir suficientemente el coeficiente de fricción (COF = Coefficient of Friction) del film de sellado, y por consiguiente las propiedades de deslizamiento. Mientras que el PE puro tiene un COF de 0,5 a por encima de 1 (bloqueo completo), con aditivos antibloqueo se pueden generar solo coeficientes de fricción mínimos de 0,3 contra el acero. Pero esto también solo con elevada concentración de adición y transparencia reducida del film de sellado resultante, lo que es indeseado en general. Por ello, para alcanzar el COF deseado se ha considerado como necesaria la agregación de aditivos de deslizamiento.
Durante la producción de envases en forma de bolsas, con frecuencia un laminado de film se pliega y suelda o sella formando una bolsa según se describe arriba. A este respecto, el film es típicamente un laminado multicapa, p. ej. de una capa exterior transparente, como p. ej. de BOPET (tereftalato de polietileno orientado biaxialmente) o BOPP (polipropileno orientado biaxialmente), una capa de sellado interior de un polímero sellante en forma de un film de sellado según se describe arriba, como p. ej. de PE (polietileno) o PP (polipropileno), y una capa de barrera opcional situada en medio, como p. ej. aluminio o plástico metalizado (p. ej. PET metalizado). El sellado o soldadura se realiza, según se conoce desde hace tiempo, típicamente entre mordazas de sellado atemperadas que se prensan, por lo que la capa de sellado del film se funde y establece la conexión durante el enfriamiento subsiguiente. Sellable significa por lo tanto en este contexto que la temperatura de fusión de la capa de sellado posibilita el sellado. Como material para la capa de sellado se usan los más diferentes materiales, que se tienen que poder fundir o prensar con temperaturas de sellado típicas por encima de 100 °C. Este requerimiento conduce a distintas mezclas y materiales co-extruidos de LDPE (polietileno de baja densidad), LLDPE (polietileno lineal de baja densidad), EVA (etilenoacetato de vinilo) y materiales similares. Pero debido al plegado del film se producen espesores de material diferentes en la zona de solapamiento, lo que durante el sellado puede conducir a cordones de sellado incompletos, por lo que la bolsa configura p. ej. canales de aire indeseados.
Esto está representado esquemáticamente en la fig. 1 en el ejemplo de una bolsa 1, aquí una bolsa de manga vertical. El film de la bolsa 1 se pliega aquí en primer lugar según la longitud formando una manga y se sella a lo largo del cordón longitudinal 2. En el extremo superior e inferior de la bolsa 1 se sella la manga para la formación de una bolsa 1 con respectivamente un cordón transversal 3, por lo que el producto de llenado situado en ella está encerrado en la bolsa 1. La zona de solapamiento de los dos cordones de sellado, es decir, entre el cordón longitudinal 2 y cordón transversal 3, está representada ampliada en la fig. 1. Debido a los diferentes espesores de material a lo largo del cordón transversal 3 puede pasar que el film superpuesto 5, en particular en la zona de los cordones de sellado superpuestos, no se puede prensar completamente mediante las mordazas de sellado 9a, 9b, por lo que durante el sellado del cordón transversal 3 se puede producir en esta zona la configuración de un canal de aire 4, por lo que la bolsa no es estanca. La lámina 5 está realizada aquí como laminado tricapa con una capa exterior de BOPET 6, una capa intermedia 7 de aluminio y una capa de sellado interior 8 de PP. Problemas similares también aparecen en otros tipos de bolsa, como bolsas de fondo en cruz, bolsas de pie, bolsas de fondo en bloque, etc. en la zona de solapamiento de varias capas de film.
Problemas similares pueden aparecer durante el sellado de así denominadas pletinas de tipo film (en general a partir de una capa base de aluminio y una capa de sellado aplicada por encima) sobre el borde de los recipientes de plástico, como son habituales p. ej. en los envases de yogur. Tales pletinas de tipo film están realizados en general de aluminio, plástico o papel, sobre el que se aplica una capa de sellado. Debido a las tolerancias de fabricación durante la producción de los recipientes de plástico y/o durante la producción de los laminados de film de las pletinas también se pueden producir aquí diferencias de espesor, que no se pueden compensar mediante la presión de las mordazas de sellado, lo que puede conducir a la falta de estanqueidad del envase.
Para reducir este problema durante el sellado, ya se han desarrollados materiales especiales para el uso como capa de sellado, no obstante, que son relativamente caros y por tanto se usan de forma vacilante en la industria de envasado.
A este respecto, el espesor de la capa de sellado no se puede reducir, dado que la capa de sellado debe presentar una cierta compresibilidad. Para poder hacer más delgada la capa de sellado, al material de la capa de sellado se mezclan con frecuencia polímeros especiales, pero que encarecen de nuevo igualmente el material.
En el documento EP 2 537 770 A1 se describe un material de film con una capa de polímero espumada, en particular para la producción de una bolsa para una carga en grano. Mediante la capa de polímero espumada se debe conseguir que la carga en grano no se perfile en la superficie de bolsa exterior.
El documento US 2011/0293204 A1 describe una capa de polímero compresible, espumada como capa de sellado, para mejorar las propiedades de sellado.
El documento US 2005/0247960 A1 de nuevo describe un film con una capa de sellado estampada para la configuración de una bolsa para envasado al vacío, donde mediante el estampado se configuran intersticios, que durante el envasado al vacío configuran canales de aire a través de los que se puede aspirar mejor el aire. Como estampado puede estar previsto un patrón visible, p. ej. en forma de letras o una forma cualquiera. Para que el estampado se puede ver a simple vista y para garantizar la función como canal de aire en el envase al vacío, el estampado debe estar realizado de forma relativamente profunda, en general esencialmente más profundo de 100 pm. Los canales de aire configurados deben tener una anchura de >~1 mm, para que se puede implementar un flujo volumétrico prudente para la aspiración del aire fuera del envase.
Las capas de sellado estampado también se usan para impedir que, durante el apilado de las pletinas cobertoras, estas se adhieren entre sí, lo que puede acarrear problemas durante el tratamiento en las máquinas de tratamiento. Mediante el estampado entre las pletinas cobertoras adyacentes entre sí individualmente se crea un cojín de aire, por lo que se pueden aislar las pletinas de forma sencilla y segura. Ejemplos de ello se encuentran en el documento EP 2149447 A1 o el WO 2006/096894 A1.
El documento JP H05 24158 A describe un laminado de envase a partir de una capa de sellado y una capa de soporte, donde en la capa de sellado no se añade ningún aditivo de deslizamiento y en la capa de sellado para la reducción del COF del laminado de envase contra sí mismo están previstas estructuras de superficie. El documento JP 2003 181 962 A, el FR 2 753 996 A1 y el FR 2 753 997 A1 también describen los laminados de envase con estructuras de superficie para la reducción del COF.
Ahora un objetivo de la invención concreta es un envase en bolsa producido mediante plegado y sellado de un laminado de film con un film de sellado, donde se pueden reducir los problemas durante el sellado de la zona de solapamiento de varias capas de film.
Este objetivo se consigue según la invención porque el film de sellado está producido de un polímero sellable con un espesor de capa en el rango de 10 pm a 100 pm, donde las estructuras de superficies están incorporadas en un primer lado del film de sellado al menos en los puntos en los que se sella, donde el espesor más grande del film de sellado es al menos el 10 % mayor que el espesor más pequeño del film de sellado y la extensión lateral más grande de las estructuras de superficie es menor de 500 pm y al film de sellado está añadido un aditivo de deslizamiento en una cantidad que produce un valor S menor de 10000, preferiblemente menor de 5000, de forma especialmente preferida libre de aditivos de deslizamiento migrantes cualesquiera, y en un primer lado del film de sellado están configuradas las estructuras de superficie y está conectado un segundo lado opuesto del film de sellado con la capa de soporte del film de lámina y durante el sellado, los laminados de film adyacentes se prensan y comprimen con el film de sellado, en particular en la zona de solapamiento de varios cordones de sellado, a fin de evitar la configuración de canales de aire en la zona de solapamiento.
Gracias a las estructuras de superficie se eleva, por un lado, la compresibilidad del film de sellado, lo que posibilita compensar mejor los distintos espesores que aparecen en la zona de sellado. Además, la cantidad de material necesaria del film de sellado se puede reducir, dado que mediante las estructuras de superficie se reduce el espesor medio del film de sellado. Pero, por otro lado, también se ha constatado que gracias a las estructuras de superficie también se puede conseguir simultáneamente un COF con menos o incluso sin aditivos de deslizamiento, que es favorable para el tratamiento del film de sellado. Gracias a las estructuras de superficie se pueden materializar por consiguiente con una única medida dos objetivos independientes entre sí.
En particular se ha constatado en particular adicionalmente de manera sorprendente, que un film de sellado según la invención también presenta sin o con menos aditivo de deslizamiento un COF suficientemente bajo, para poderse procesar posteriormente en máquinas de envasado. Por consiguiente, en un laminado de film según la invención se puede prescindir de tales aditivos de deslizamiento en la capa de sellado, o al menos reducirse claramente la cantidad necesaria, para que también se puedan evitar, o al menos reducir, las desventajas y problemas mencionados al inicio con tales aditivos.
Por restricciones técnicas de fabricación, el espesor más grande de un film de plástico estampado (el film de sellado) actualmente no puede tener una altura a voluntad. Debido a la fluencia de los plásticos y la necesidad actual de trabajar con rodillos de estampado enfriados, sobre los que se solidifica el plástico, actualmente el límite superior tecnológico se sitúa para el espesor más grande en aprox. el 300 % del espesor más pequeño. En tanto que esto no conduce a menoscabos ópticos de la superficie, pero en el marco de la invención también se pueden usar las mayores diferencias de espesor, en particular cuando el espesor más pequeño se mide en depresiones puntuales. El COF de un film de sellado estampado según la invención contra sí mismo se puede reducir entonces claramente en particular, cuando las estructuras de estampado (típicamente pirámides) están dispuestas diagonalmente respecto a la dirección longitudinal del film de sellado, donde la dirección longitudinal se corresponde con la dirección de movimiento del film de sellado en la máquina de envasado.
Las estructuras de superficie están configuradas ventajosamente como estructuras que sobresalen del primer lado. No obstante, es especialmente ventajoso que las estructuras de superficie estén configuradas como depresiones en el primer lado, dado que entonces el COF del film de sellado tanto contra el acero, como también contra sí mismo, solo se puede rebajar suficientemente por las estructuras de superficie.
Igualmente es especialmente ventajoso que las estructuras de superficie estén configuradas con una superficie base hexagonal, dado que también entonces el COF del film de sellado tanto contra el acero, como también contra sí mismo, solo se puede reducir suficientemente mediante las estructuras de superficie.
A este respecto, las estructuras de superficie también son tan pequeñas que a simple vista no se perciben de forma molesta, por lo que el film de sellado también se puede usar en un laminado de film con un film de sellado que configura una capa de sellado y una capa de soporte conectada con él. Por consiguiente, no se menoscaba negativamente el aspecto percibido a simple vista de un laminado de film con un film de sellado semejante.
Para determinadas aplicaciones del laminado de film es ventajoso que la capa de soporte comprenda una capa base y una capa de barrera, donde la capa de barrera está dispuesta entre la capa base y la capa de sellado.
Cuando el film de sellado es un film de PE producido en el procedimiento de extrusión de film plano, se mejora aún más la capacidad de sellado por el MFI más elevado respecto a un film de PE soplado.
El laminado de film según la invención se usa de forma especialmente ventajosa para un envase producido por plegado y sellado del laminado de film y para el cierre de un recipiente por medio de sellado de una pletina del laminado de film en un borde del recipiente.
La presente invención se explica más en detalle a continuación, en relación con las figuras 1 a 10, que muestran esquemáticamente y a modo de ejemplo configuraciones de la invención ventajosas y no limitantes. A este respecto, muestra:
la figura 1, una bolsa de envase según el estado de la técnica,
las figuras 2 a 7, un film de sellado según la invención con estructuras de superficie,
la figura 8, un corte con microtomo a través de un film de sellado según la invención,
la figura 9, un laminado de film con el film de sellado según la invención, y
la figura 10, el uso del laminado de film según la invención como cierre de un recipiente.
La fig. 2 muestra un film de sellado 10 según la invención, por ejemplo, para el uso como capa de sellado sellable sobre un laminado de film para la producción de envases, p. ej. bolsas o cierres de recipientes (así denominadas pletinas). El film de sellado 10 es preferentemente una poliolefina, como p. ej. polietileno (PE) o polipropileno (PP) en las distintas configuraciones disponibles, por ejemplo, como LDPE (polietileno de baja densidad) o LLDPE (polietileno lineal de baja densidad) o una mezcla con una poliolefina semejante. Con frecuencia como filmes de sellado 10 se usan mezclas de una poliolefina con un plastómero, una poliolefina con una densidad especialmente baja menos de 0,9 kg/dm3.
El film de sellado 10 ha conformado, p. ej. estampado, estructuras de superficie 14 en un primer lado 15. En la fig. 2 están dispuestas las estructuras de superficie 14 dispuestas unas junto a otras transversalmente a la dirección longitudinal (indicado por la flecha) del film de sellado 10. El film de sellado 10 tiene debido a las estructuras de superficie 14 un espesor de capa que varía entre un espesor más pequeño h1 y un espesor más grande h2. Como espesor de capa del film de sellado 10 se entiende aquí el espesor medio entre el espesor más pequeño h1 y el espesor más grande h2. Las estructuras de superficie 14 tienen extensiones laterales b1, b2 en el plano que se extiende plano del film de sellado 10.
A este respecto, las estructuras de superficie 14 pueden estar realizadas lo más diferentemente posible, por ejemplo, en forma de pirámide como en la fig. 2, o también en forma de paralelepípedo según está indicado en la fig.
3 o en forma de cúpula según está indicado en la fig. 4. A este respecto, las pirámides de la realización según la fig.
2 no deben tener una superficie base cuadrada o superficie base rectangular, sino que la superficie base puede estar configurada en principio a voluntad.
En los ejemplos de la fig. 2 a 4, las estructuras de superficie 14 sobresalen del plano o del primer lado 15 del film de sellado 10. Pero también son posibles estructuras de superficie 14, que estén realizadas como depresiones en el film de sellado 10, por ejemplo, como pirámides hundidas, según se indica en la fig. 5 en una vista en planta y en la fig. 6 en una sección A-A. A este respecto, la punta de la pirámide está ahondada partiendo del primer lado 15. Aquí también puede estar configurada en principio a voluntad la superficie base de las pirámides hundidas. En el ejemplo de realización según la fig. 5 se reconoce además que las estructuras de superficie 14 adyacentes están orientadas diagonalmente respecto a la dirección longitudinal (indicado por la flecha) del film de sellado 10.
En el caso de una superficie base hexagonal, según está representado en la fig. 7, independientemente sea como estructuras hundidas o como estructuras que sobresalen del plano, se producen propiedades especialmente ventajosas del film de sellado 10, según está expuesto más abajo.
También son concebibles naturalmente otras formas diferentes de las estructuras de superficie 14 que las representadas en las figuras 2 a 7.
Las estructuras de superficie 14 se pueden introducir mediante un procedimiento apropiado cualquiera, p. ej. mediante estampado del film de sellado 10 mediante rodillos de estampado después de la extrusión de film soplado o extrusión de film plano (procedimiento off-line). La producción de las estructuras de superficie 14 también se puede realizar in-line, bajo uso del calor de fusión de la producción del film.
Las dimensiones de las estructuras de superficie 14 son decisivas para las propiedades pretendidas del film de sellado 10 según la invención. Para ello, el espesor más grande h2 del film de sellado 10 debe ser al menos el 10 % mayor que el espesor más pequeño ln del film de sellado 10, dado que por lo demás no se puede desplazar suficiente material en el caso de los cordones de sellado superpuestos. Por motivos prácticos o limitaciones técnicas de fabricación es ventajoso que el espesor más grande h2 sea como máximo el 300% mayor que el espesor más pequeño tu del film de sellado 10. En particular la estructura de superficie 14 del film de sellado 10 no debe ser visible a simple vista, sino que manifestarse en el mejor de los casos con una matidez mayor de una superficie homogénea del film de sellado 10.
Estos espesores h1, h2 se pueden determinar en la práctica con el procedimiento conocido desde hace tiempo de la microtomía. A este respecto se elaboran cortes delgados (cortes con microtomo) de un fragmento del film de sellado 10, que se examinan al microscopio. En la fig. 8 está representado esquemáticamente un corte con microtomo a través de un film de sellado 10 según la invención. Las estructuras de superficie 14 están realizadas de forma idealizada en las figuras 2 a 7. En la práctica puede ocurrir naturalmente, solo ya debido a la preparación de la muestra o porque nunca se efectúa un corte semejante exactamente en paralelo a las estructuras geométricas, que las estructuras deseadas no se reproduzcan idealmente en el film de sellado 10, según está indicado en la fig. 8. Los elementos individuales de las estructuras de superficie 14 en el film de sellado 10 tampoco deben limitar directamente entre sí, como está indicado p. ej. en la fig. 3 o fig. 5.
El espesor más grande h2 del fragmento del film de sellado 10 en la fig. 8 es aquí de 62,37 pm y el espesor más pequeño h139,89 pm, por lo que el espesor más grande h2 es un 56,4% mayor que el espesor más pequeño h1. Pero también se podría determinar un promedio a partir de los espesores máximos y/o mínimos medibles en el fragmento y a partir de ello determinándose la relación de los dos espesores entre sí. En el ejemplo según la fig. 8, el espesor medio más grande sería h2m = 60,78 pm ((62,37 59,18)/2), por lo que el espesor medio más grande h2 es el 52,4% mayor que el espesor más pequeño h1. Igualmente, también se podría determinar naturalmente el espesor medio más pequeño h1m y por consiguiente calcularse la relación de los espesores, p. ej. la relación de los dos espesores medios. Preferentemente, como base se puede recurrir al valor más pequeño de los distintos métodos de determinación.
Asimismo, las extensiones laterales más grandes bi, b2 en la superficie del film de sellado 10 deben ser menores de 500 pm, preferentemente menores de 400 pm y de forma especialmente ventajosa menores de 250 pm, para que las estructuras de superficie 14 no sean visibles a simple vista. En el ejemplo según la fig. 8, la extensión lateral más grande es bi=108,6 pm. Asimismo, también se podría formar un promedio, que entonces debe ser menor de 500 pm, a partir de varias extensiones laterales medidas más grandes. Para las extensiones laterales son necesarios los cortes con microtomo en los planos en los que se sitúan las extensiones más grandes, a fin de poder determinar las extensiones laterales más grandes bi, b2. Pero la extensión lateral más grande también se puede determinar más sencillamente de una vista en planta al microscopio de las estructuras de superficie 14 del film de sellado 10 (como en la fig. 5 o fig. 7).
Después de que el film de sellado 10 está estampado de forma uniforme, es suficiente en sí investigar una pequeña zona estampada del film de sellado 10, p. ej. dos o tres estructuras de superficie 14 situadas unas junto a otras, por medio de los cortes con microtomo. Una zona semejante se considera como representativa de todo el film de sellado 10 con las estructuras de superficie 14.
Asimismo, es concebible que por el film de sellado 10 se producen varios cortes con microtomo y que se determinen los espesores o las extensiones laterales para cada corte con microtomo individual según se describe arriba. A partir de ello se pueden calcular entonces los promedios para todos los cortes con microtomo, que se usan entonces como espesor más pequeño, espesor más grande y extensión lateral más grande.
La limitación de la extensión lateral más grande es importante para no obtener durante el sellado inclusiones de aire y faltas de estanqueidad y ante todo para no generar una superficie de naranja molesta ópticamente, provocada por las estructuras de superficie 14 en el lado de observación la mayoría de las veces muy brillante del film de sellado 10. Las estructuras de superficie 14 deben ser tan pequeñas que estas no provoquen efectos ópticos molestos a simple vista.
Cuando el espesor más grande h2 del film de sellado 10 es al menos el 10 % mayor que el espesor más pequeño ln del film de sellado 10 (igualmente sus promedios) y la extensión lateral más grande (b1, b2) de las superficies de estructura 14 (igualmente sus promedios) es menor de 500 pm, las estructuras de superficie 14 no son visibles a simple vista en el caso de los espesores de capa típicos del film de sellado 10 en el rango de 10 pm a 100 pm, sino que solo se pueden reconocer bajo el microscopio o lente de aumento. Las estructuras de superficie 14 solo se manifiestan a simple vista por un aspecto mate, satinado de la superficie estampada del film de sellado 10.
El efecto de las estructuras de superficie 14 durante el sellado consiste en que el film de sellado 10 presenta respecto a un film de sellado 10 convencional esencialmente lisa una compresibilidad elevada, que posibilita compensar mejor las diferencias de espesor eventuales que aparecen durante el sellado. Simultáneamente, de este modo, se puede reducir la cantidad de material necesaria para el film de sellado 10, dado que el espesor medio del film de sellado 10 con estructuras de superficie es menor que un film de sellado liso convencional.
Pero mediante las estructuras de superficie 14 del film de sellado 10 se puede conseguir simultáneamente que se deba añadir menos aditivo de deslizamiento, o incluso ningún aditivo de deslizamiento, para obtener un coeficiente de fricción (COF) determinado ventajoso del film de sellado 10. Debido a las propiedades negativas mencionadas al inicio de los aditivos de deslizamiento, esto representa una ventaja muy especial de las estructuras de superficie 14. En este caso se ha constatado que el valor S para el film de sellado 10 debería ser menor de 10000, a fin de reducir las desventajas al menos suficientemente. Pero es muy especialmente ventajoso que la cantidad añadida de aditivo de deslizamiento sea cero, es decir, en el film de sellado 10 no está contenido en absoluto ningún aditivo de deslizamiento.
La influencia de las estructuras de superficie 14 en el COF se explica mediante las tablas 1 y 2 siguientes.
Tabla 1
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El film de sellado n.° 1 es un film de sellado convencional de LLDPE C8 con un espesor de 70 pm sin estructuras superficie 14 y con ESA (aramida de ácido erúcico) como aditivo de deslizamiento en una cantidad de 500 ppm, lo que produce un valor S de 35000. Por consiguiente, se puede conseguir un COF frente al acero y frente a sí mismo, tal y como es favorable para el tratamiento del film de sellado.
El ejemplo de comparación en forma del film de sellado n.° 2 demuestra la influencia del aditivo de deslizamiento en el COF cuando no están estampadas estructuras de superficie 14. Aquí el COF ya no se puede medir con las normas de ensayo arriba mencionadas. En un film de sellado semejante, el COF es tan elevado que el bloque de ensayo saltaría durante la medición del COF, lo que hace imposible una medición.
El film de sellado n.° 3 está producido igualmente sin aditivo de deslizamiento, lo que produce un valor S de 0, pero para ello está previsto de estructuras de superficie 14 según la invención. El espesor especificado de 70 pm (se corresponde aproximadamente con un peso por unidad de superficie de 65 g/m2) es el espesor de partida antes del estampado de las estructuras de superficie 14. Las estructuras de superficie 14 están realizadas aquí como pirámides que sobresalen del plano con superficie base cuadrada con una longitud lateral de 130 pm. Las pirámides están aplicadas a este respecto de forma diagonal respecto a la dirección longitudinal del film de sellado 10 (como en la fig. 5). Aquí se reconoce que el COF frente al acero debido a las estructuras de superficie 14 cae en el rango deseado, aunque no estén añadidos aditivos de deslizamiento. El COF del film de sellado 10 contra sí mismo (última columna) está en este caso todavía fuera del rango favorable para un tratamiento. El motivo para ello se ve en que las pirámides salientes pueden ensamblar entre sí al deslizar unas frente a otras, lo que eleva el COF.
El film de sellado n.° 4 con un peso por unidad de superficie de 50 g/m2 (se corresponde con un espesor antes del estampado de aproximadamente 40-60 pm) tiene otra estructura de superficie 14. Esta está realizada aquí como pirámides salientes con superficie base hexagonal y una anchura b1 de120 pm (véase la fig. 7), donde las pirámides están orientadas diagonalmente respecto a la dirección longitudinal del film de sellado (como en la fig. 7). Con tales estructuras de superficie 14 se consigue también un COF del film de sellado 10 contra sí mismo, que es favorable para un tratamiento posterior. Una estructura de superficie hexagonal 14 se puede considerar por tanto como especialmente ventajosa. Aquí se supone que el engranaje arriba mencionado se impide ampliamente por las estructuras hexagonales, independientemente de si las estructuras están orientadas transversal o diagonalmente. En el film de sellado n.° 5 están estampadas pirámides hundidas como estructuras de superficie 14 (según las fig. 5 y 6). Las pirámides están realizadas con superficie base cuadrada con una longitud lateral b1/b2 de 150 pm y están aplicadas diagonalmente a la dirección longitudinal del film de sellado 10 (según está representado en la fig. 5). Con tales estructuras de superficie 14 se consigue igualmente un COF del film de sellado 10 contra el acero y contra sí mismo, que es favorable para un tratamiento posterior. El motivo para ello se ve en que una estructura de superficie hundida 14 no están presentes estructuras salientes, que pueden engranar entre sí durante el deslizamiento. Por tanto, una estructura de superficie hundida 14 también se puede considerar como especialmente ventajosa, independientemente de si las estructuras están orientadas transversal o diagonalmente.
En la tabla 2 está contenido otro ejemplo de comparación para un film de sellado 10 de otra poliolefina, aquí con un mLLDPE (metaloceno LLDPE).
Tabla 2
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Por el ejemplo de comparación según la tabla 2 se reconoce la influencia de las estructuras de superficie 14 en el COF en filmes de sellado estampados idénticos con y sin aditivo de deslizamiento. Frente al acero, el mLLDPE muy pegajoso en sí también tiene sin aditivo de deslizamiento aproximadamente el mismo COF. Contra sí mismo, no se puede medir este tipo de estructuras de superficie 14 debido al “engranaje” de las pirámides. Pero un film del mismo material sin estructuras de superficie 14 no se podría medir en sí contra el acero. Tales filmes se usan en la aplicación industrial con frecuencia también como filmes autoadhesivos de protección de superficies.
El film de sellado 10 según la invención se usa preferentemente en un laminado de film 16, compuesto de una capa de base 12, impresa habitualmente, de aluminio, papel o plástico y una capa de sellado sellable 11 del film de sellado 10, p. ej. según está representado en la fig. 9. Para ello el segundo lado 17 del film de sellado 10, alejado del primer lado 15 del film de sellado 10 con las estructuras de superficie 14, está conectado con una capa de soporte 18 formando el laminado de film 16. La capa de sellado 11 constituye naturalmente uno de los lados exteriores del laminado de film 16. La capa de soporte 18 puede ser monocapa, por ejemplo, en forma de una capa base 12, o multicapa, por ejemplo, como compuesto de una capa base 12 y una capa de barrera 13. Como capa base 12 se puede usar papel, aluminio o un plástico. La capa de barrera 13 es p. ej. un film de aluminio o un film metalizado. Las capas individuales del laminado de film 16 están conectadas entre sí por laminado respectivamente p. ej. por medio de cada vez una capa adhesiva no representada.
Para la aplicación del laminado de film 16 como envase, el espesor de capa de la capa base 12 está típicamente en el rango de 8 pm a 100 pm, por ejemplo 8 pm a 40 pm en el caso de BOPET o 15 pm a 40 pm en el caso de aluminio, 10 pm a 50 pm en el caso de BOPP y hasta 100 pm en el caso de papel. El espesor de capa de la capa de sellado 11 se sitúa típicamente en el rango de 10 pm a 100 pm, preferentemente en el rango de 10 pm a 80 pm y de forma muy especialmente ventajosa en el rango de 20 pm a 70 pm, y el espesor de capa de la capa de barrera 13 se sitúa típicamente en el rango de 6 pm a 25 pm en el caso de aluminio o análogamente a los espesores arriba mencionados para la capa base 12 en el caso de láminas de polímero metalizadas. Pero también es concebible que la capa de barrera 13 esté incorporada en la capa de sellado 11, p. ej. en forma de un film de PE-EVOH (film de polietileno y copolímero de etileno y alcohol vinílico), por lo que se puede suprimir una capa de barrera propia 13. Los espesores de capa de capas adhesivas eventuales dispuestas en medio se sitúa típicamente en el rango de 1 pm a 5 pm. Pero la capa de soporte 18 también puede contener otras capas. Asimismo, puede estar previsto imprimir la capa de soporte 18 en el lado visible. En el caso de una capa base transparente 12 en la capa de soporte 18 también puede estar impresa una capa adyacente a la capa base 12.
Un laminado de film 16 semejante se usa para la producción de envases para alimentos, comida para animales o artículos de higiene, p. ej. en forma de bolsas 1 o como cierres de tipo membrana (pletina 21) de recipientes (fig. 10). Por ejemplo, el laminado de film 16 se pliega formando el envase deseado y se sella a lo largo de los cordones de sellado, según está representado p. ej. en la fig. 1 mediante una bolsa 1. El laminado de film 16 también se puede punzonar de manera apropiada y servir como pletina 21 para el cierre de un recipiente 20, según está representado en la fig. 10. Para ello la pletina 21 se sella sobre un borde periférico 22 del recipiente 20. Para ello, para la producción de un envase semejante están disponibles respectivamente máquinas de envasado adquiribles comercialmente, que lo efectúan, por lo que aquí no se entra más en detalle en el proceso de la producción de tales envases. La capa de sellado 11 del laminado de film 10 presenta al menos en los puntos en los que se sella las estructuras de superficie 14 descritas arriba, por lo que mediante el COF alcanzado con ello se garantiza la procesabilidad favorable del laminado de film 16 en la máquina de envasado respectiva.
En muchas aplicaciones, como máquinas FFS, se debe prestar atención a que la fracción de superficie predominante está prevista según la invención de las estructuras de superficie 14, dado que por lo demás no se da el deslizamiento sin problemas frente a las superficies de acero de la máquina. Pero son factibles zonas no estampadas individuales, p. ej. para el diseño de los logotipos de clientes. Pero mediante las estructuras de superficie 14 se produce también una compresibilidad mejorada del laminado de film 16, por lo que el proceso de sellado también se favorece en los puntos de solapamiento de varios cordones de sellado 2, 3 (según se describe en la fig. 1 a modo de ejemplo). Así también se pueden compensar diferencias de espesor condicionadas por las técnicas de fabricación en la zona de sellado. De este modo durante el sellado se pueden comprimir mejor los laminados de film 16 adyacentes y prensados entre las mordazas de sellado 9a, 9b, por lo que se puede reducir al menos, idealmente impedir, la configuración de los canales de aire 4 en la zona de solapamiento o de faltas de estanqueidad en la zona de sellado. Simultáneamente mediante el laminado de film 16 según la invención se garantiza que la óptica del envase, en particular en el lado de observación del envase, no se empeore, dado que las estructuras de superficie 14 son suficientemente pequeñas, para no percibirse a simple vista de forma molesta. Debido a las pequeñas dimensiones de las estructuras de superficie 14 de la capa de sellado 11 (en particular de los espesores) tampoco se hacen pasar estas al lado de observación del laminado de film 16, es decir, el lado exterior del envase.
Dado que tales filmes estampados de la capa de sellado 11 se pueden producir a partir de p. ej. PE también mediante extrusión de film plano, lo que actualmente solo es el caso para láminas lisas de PP, también se pueden usar materias primas de PE con MFI (Melt Flow Index, índice de fluidez en caliente) más elevado. Gracias a esta fluencia mejorada del material de film 16 se puede favorecer adicionalmente el cierre de los canales de aire durante el sellado o la prevención de faltas de estanqueidad en el cordón de sellado.
El efecto del film de sellado 10 según la invención en un laminado de film 16 durante el sellado se explica mediante un ejemplo en forma de bolsas 1. Para ello con una máquina de envasado adquirible comercialmente, aquí una así denominada máquina vertical de formado, llenado y sellado (vertical FFS, Form Fill Seal), con un laminado de film A y un laminado de film B se generan bolsas, según está representado en la fig. 1, y a continuación se examina la estanqueidad de las bolsas fabricadas de esta manera. A este respecto se ha variado la temperatura de sellado Tq del sellado del cordón transversal 3 y el tiempo de sellado ts, a fin de determinar para cada temperatura de sellado Tq el mínimo tiempo de sellado ts para la máxima productividad, como número A de bolsas producidas por minuto. El tiempo de sellado ts influye en el tiempo de ciclo tz, es decir, el tiempo que se necesita para la producción de una bolsa. La temperatura de sellado para el cordón longitudinal 2 se ha dejado a este respecto igualmente a 160 °C. Se han producido para cada juego de parámetros respectivamente 30 paquetes y se ha examinado la estanqueidad. El examen de la estanqueidad se realizó en un baño de agua con una depresión de 650 mbar. A este respecto, las bolsas están bajo el agua y el aire por encima del agua se evacúa en la depresión. De este modo, el aire residual encerrado en las bolsas se sopla y hace fallar el cordón de sellado en el caso de daños, lo que es visible en el agua mediante las burbujas de aire que se originan.
Como laminado de film a se usa un laminado convencional con una capa base 12 de BOPET con un espesor de capa de 12 pm y una capa de sellado 11 pegada con ella con un film de PE liso, usual, producido por extrusión de lámina soplada, hecho principalmente de LDPE con un espesor de capa de 60 pm, un peso por unidad de superficie de 55g/m2 y una temperatura de fusión de 113 °C. El film de sellado 10 de la capa de sellado 11 dotado con 400 ppm de eSa como aditivo de deslizamiento (valor S 24000) y 2000 ppm de medio antibloqueo tiene un COF (estático/dinámico) de 0,34/02,7 contra sí mismo y de 0,20/0,16 contra el acero. El COF estático se refiere al COF en el caso de falta de movimiento relativo y el COF dinámico al COF en el caso de un movimiento relativo.
Como laminado de film B se usa un laminado con una capa base 12 de BOPET con un espesor de capa de 12 pm y una capa de sellado 11 estampada, pegada con ella según la invención y adquirible comercialmente como lámina para aplicaciones médicas y de higiene con estructuras de superficie 14. Las estructuras de superficie 14 están realizadas aquí como estructuras de estampado en forma de estructuras hexagonal que sobresalen de la superficie (tabla 1, film de sellado n.° 4). Como capa de sellado 11 se usa un film de sellado en forma de un film de PE hecho principalmente de LLDPE C4 buteno más barato con un espesor de capa medio de 51,31 pm y un peso por unidad de superficie de 50g/m2 y una temperatura de fusión de 121 °C. Esta capa de sellado 11 tiene, debido a las estructuras de superficie 14 también sin aditivos de deslizamiento cualesquiera como ESA y aditivos antibloqueo, un COF (estático/dinámico) de 0,38/0,35 contra sí mismo y de 0,20/0,18 contra el acero. Por consiguiente, el laminado de film según la invención con el COF se sitúa exactamente en el rango deseado para el tratamiento posterior de tales filmes en máquinas de envasado corrientes. Durante los ensayos siguientes en el tratamiento en una máquina de envasado en forma de una instalación vertical de formado, llenado y sellado (vFFS) tampoco se han observado como confirmación problemas respectivos en el tratamiento.
El resultado está representado en la tabla 3.
Tabla 3
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Según se puede deducir de la tabla 3, el tiempo de sellado ts se puede acortar con un laminado de film B según la invención, lo que también repercute directamente en el número A de bolsas producidas por minuto. Esto se consigue con una materia prima económica y una cantidad de material menor. Esto es tanto más destacado cuando la preparación de film de la capa de sellado 11 todavía no se ha optimizado de ninguna manera. El efecto solo se lleva a cabo debido a la compresibilidad mejorada por las estructuras de superficie 14 en la capa de sellado 11.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Envase en bolsa producido de un laminado de film (16) a partir de una capa de soporte (18) y un film de sellado (10) que configura una capa de sellado (11), donde el envase en bolsa está producido mediante plegado y sellado del laminado de film (16), con lo que se originan cordones de sellado superpuestos (2, 3), caracterizado porque el film de sellado (10) está producido de un polímero sellable con un espesor de capa en el rango de 10 pm a 100 pm, preferentemente de 10 pm a 80 pm y de forma muy especialmente preferida en el rango de 20 pm a 70 pm, donde las estructuras de superficie (14) están incorporadas en un primer lado (15) del film de sellado (10) al menos en los puntos en los que se sella, donde el espesor más grande (h2) del film de sellado (10) es al menos un 10% mayor que el espesor más pequeño (fu) del film de sellado (10) y la extensión lateral más grande (b1, b2) de las estructuras de superficie (14) es menor de 500 pm y al film de sellado (10) está añadido un aditivo de deslizamiento en una cantidad que da un valor S menor de 10000, preferentemente menor de 5000, porque en un primer lado del film de sellado (10) están configuradas las estructuras de superficie (14) y un segundo lado opuesto del film de sellado (10) está conectado con la capa de soporte (18) del laminado de film (16) y porque durante el sellado, los laminados de film (16) adyacentes entre sí se prensan y comprimen con el film de sellado (10), en particular en la zona de solapamiento de varios cordones de sellado (2, 3), a fin de evitar la configuración de canales de aire (4) en la zona de solapamiento.
2. Envase en bolsa según la reivindicación 1, caracterizado porque el film de sellado (10) está producido sin agregación de un aditivo de deslizamiento.
3. Envase en bolsa según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el espesor más grande (h2) del film de sellado (10) es como máximo un 300 % mayor que el espesor más pequeño (tu) del film de sellado (10).
4. Envase en bolsa según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la extensión lateral más grande (b1, b2) de las estructuras de superficie (14) es menor de 400 pm, preferentemente menor de 250 pm.
5. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las estructuras de superficie (14) están orientadas diagonalmente respecto a la dirección longitudinal del film de sellado (10).
6. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las estructuras de superficie (14) están configuradas sobresaliendo del primer lado (15) del film de sellado (10).
7. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las estructuras de superficie (14) están configuradas como depresiones en el primer lado (15) del film de sellado (15).
8. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las estructuras de superficie (14) están configuradas con una superficie base hexagonal.
9. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el film de sellado (10) es film de poliolefina, preferentemente un film de polietileno o film de polipropileno, producido preferentemente en el procedimiento de extrusión de film plano o procedimiento de extrusión de film soplado.
10. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el film de sellado (10) está libre de aditivos antibloqueo.
11. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la capa de sellado (11) presenta un espesor de capa promedio en el rango de 10 pm a 100 pm, preferentemente 10 pm a 80 pm y de forma muy especialmente preferida en el rango de 20 pm a 70 pm.
12. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la capa de soporte (18) comprende una capa base (12).
13. Envase en bolsa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la capa de soporte (18) comprende una capa base (12) y una capa de barrera (13), donde la capa de barrera está dispuesta entre la capa base (12) y la capa de sellado (11).
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